Rapport de communication projet ER4A14-38

ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY

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Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex

Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr

RAPPORT PROJET ETUDES & REALISATIONS ER 4A14-38

Création d’un système de protection acoustique innovant en bordure

d’autoroute Mairie de Maxéville

Commanditaire : M. Christophe Choserot Tuteur : M. Frédéric Rynkiewicz

Réalisé par : Fabian Armellini Encadré par : Luc Lossent Rémy Collard Frédéric Gabrysiak Marco Terzi


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Remerciements

Nos remerciements vont à l’ensemble des personnes de la Mairie de Maxéville pour

leur accueil et leur disponibilité.

Merci à M. Choserot et M. Rynkiewicz qui nous ont permis de mener à bien ce projet

en nous communiquant les informations nécessaires à sa réalisation.

Nous n’oublierons pas de citer Messieurs, M.Pizzi et M.Calvos pour les informations

techniques qu’ils nous auront fait parvenir.

Nous tenons également à remercier nos tuteurs ESSTIN, M. Lossent, enseignant à

l’ESSTIN, et M. Gabrysiak, enseignant agrégé génie civil pour le suivi et la rigueur

scientifique qu’ils nous ont apportés. Leurs aides et conseils nous ont été précieux pendant la

durée de ce projet.

Nous remercions Mme Fennerich pour l’impression de nos rapports.

Nous adressons aussi nos remerciements à M. Rivière, responsable du pôle Etudes et

Réalisations, qui nous a autorisé à réaliser ce projet dans le cadre de notre 4ème année.

Toutes ces personnes n’ont pas hésité à nous donner conseils et renseignements et ont

contribué à faire de ce projet une expérience très enrichissante dont nous garderons un

excellent souvenir.


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SOMMAIRE

I. Présentation de la Mairie de Maxéville ......................................................................... 4 II. Les prémices du projet .................................................................................................... 5

III. Réalisation de l’état de l’art ........................................................................................... 6 1. Recherches sur les praticiens de l’acoustique ............................................................. 6 2. Prise en compte des aspects scientifiques .................................................................... 7 3. Recherche sur les systèmes existants ........................................................................... 8

Le mur antibruit de Maxéville, aspect gabion (2011) ..................................................... 9

Le mur antibruit de Villeneuve d’Ascq et son béton de bois (2013) ............................. 10

L’entreprise Canevaflor et son mur végétalisé innovant .............................................. 11

Exemple du mur végétalisé de la gare Magenta de Lyon ............................................. 13

Projet européen Hosanna .............................................................................................. 14

Projet RUCONBAR ....................................................................................................... 15

III. Recherche d’innovations .............................................................................................. 17 Mousse synthétique ....................................................................................................... 17

Les futurs murs en cristaux soniques ............................................................................ 18

IV. Aspects financiers .......................................................................................................... 20 V. Difficultés rencontrées .................................................................................................. 22

VI. Conclusion Générale ..................................................................................................... 23 Références bibliographiques ................................................................................................. 25


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I. Présentation de la Mairie de Maxéville

La ville de Maxéville est une commune française située dans le département de Meurthe-et-Moselle, en région Lorraine. Elle appartient à la communauté urbaine du grand Nancy et regroupe environ 10 000 habitants sur une superficie de 6 km2. C’est une commune limitrophe de Nancy, longée à l’Est par la Meurthe, et traversée par l’autoroute A31 en direction de Metz.

Depuis les élections municipales de Mars 2014, Monsieur Christophe Choserot, vice

président de la région Lorraine, en charge de l’enseignement supérieur et de l’innovation, est maire de Maxéville. Il est entouré par son conseil municipal, représentant des habitants.

Le budget primitif de la Mairie a été voté par le Conseil municipal lors de la séance du

3 février 2014. Pour l’année 2014, il s’élève à 12,9 millions d’Euros. La construction du budget communal pour l’année 2014 s’inscrit dans un contexte financier difficile, marqué notamment marqué par la baisse des dotations de l’état qui impacte fortement les finances des collectivités territoriales. La Mairie poursuit son engagement en faveur de la cohésion sociale en développant une offre de services pour l’ensemble des habitants et en soutenant les acteurs associatifs de son territoire.

Le budget 2014 mobilise 2,414

millions d’Euros hors reports 2013 pour améliorer le cadre de vie des Maxévillois. Ces investissements s’expriment dans les domaines de l’éducation et des services aux familles, de la culture et des loisirs, de l’environnement et

de l’accessibilité.


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II. Les prémices du projet

L’intitulé de notre projet a été trouvé en accord avec nos tuteurs ESSTIN ainsi qu’avec la mairie de Maxéville sous la dénomination suivante :

Création d’un système de protection acoustique innovant

La Mairie de Maxéville est bordée par l’autoroute A31. Construite dans les années

1960, elle est devenue au fil des années un axe majeur entre Rotterdam et Lyon. De par cette liaison économique le trafic est devenu très soutenu, notamment au niveau des poids lourds. La pollution sonore est devenue préoccupante pour le bassin du Grand Nancy. Plusieurs études comme des cartes du bruit ont été réalisé et mettent en avant cette nuisance très marquée.

La Mairie de Maxéville est donc susceptible de recevoir très prochainement un écran acoustique le long de sa commune en bordure de l’autoroute A31. Or, la tendance de ces dernières années tend vers des murs basiques dont les qualités acoustiques sont approximatives. En cela, nous avons aperçu la possibilité d’en tirer un intérêt pédagogique au vu de notre Projet Industriel de 4ème année. Au fil des semaines, nous nous sommes rencontrés avec M. Lossent pour établir la possibilité d’instaurer un projet concret entre l’ESSTIN et la Mairie de Maxéville.

La mairie fait part d’une volonté d’informer ses habitants sur les différentes possibilités qui sont, aujourd’hui, possible à réaliser. Il a donc été décidé que notre groupe de projet soit chargé de proposer de nouvelles solutions techniques à la création d’écran acoustique. Un point essentiel fut aussi de se tourner vers le caractère innovant, en effet les murs n’exploitent pas la multitude de matériaux disponibles de nos jours.

Grâce au travail fourni, la Mairie de Maxéville pourra donc disposer d’un éventail de solutions entre différentes structures de murs utilisant ainsi différents types de matériaux. Cet écran acoustique aura donc un caractère original de par la combinaison et l’utilisation de matériaux peu répandus dans le milieu des écrans acoustiques.

Le but final est donc de permettre à la Mairie d’être force de proposition aux instances de construction.

Pour notre part notre travail sera donc dans un premier temps d’établir un état de l’art

concernant les écrans acoustiques. Plusieurs parties ont constitué cette tâche :


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Tout d’abord il a été primordial d’effectuer des recherches sur les différentes entreprises, institutions et laboratoires travaillant dans le domaine de l’acoustique et la construction d’écran. Nous avons pu établir différentes listes de contacts pour identifier « Qui fait quoi ! » et ainsi saisir les liens entre l’acoustique et le génie civil.

Ensuite, nous nous sommes intéressés à la partie acoustique et les différents phénomènes existants. Pour cela, nous nous sommes aidés d’une thèse qui énumérait les principes de bases de l’acoustique. Cette thèse nous a permis de définir les différentes situations auxquelles nous nous sommes confrontés ainsi que les différents éléments perturbateurs à l’efficience d’un écran acoustique. Enfin, nous nous sommes penchés sur l’existant, nous avons étudié en détail les options à la réalisation d’écran acoustique. Dans cette recherche de l’existant, deux types de recherches ont été nécessaires, sur les différentes structures dans un premier temps puis sur les matériaux utilisables. Pour ces recherches nous avons pu bénéficier de différents supports tels que des documents techniques de murs existants.

Finalement, de part nos recherches et nos connaissances acquit sur les matériaux et les structures, nous sommes dans la possibilité de proposer plusieurs solutions.

III. Réalisation de l’état de l’art Une partie primordiale dans notre projet est l’état de l’art, ou étude de l’existant. En

effet, dans la création d’un système de protection acoustique innovant, nous devions reporter toutes les solutions existantes avant de vouloir créer quelque chose de nouveau. C’est la première étape par laquelle passe l’innovation, la découverte de l’existant.

Pour commencer notre projet nous avons donc commencé par faire des recherches. Les recherches ont portées sur les aspects scientifiques et les systèmes existants, mais aussi sur toutes les structures (entreprises, laboratoires etc…) travaillant dans le domaine de l’acoustique.

1. Recherches sur les praticiens de l’acoustique

Pour mettre un premier pied dans le domaine de l’acoustique, nous avons commencé par chercher les structures où l’on pratique l’acoustique et où l’on serait susceptible de réaliser des murs acoustiques.


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Nous avons donc répertorié les entreprises prestataires de services acoustiques telles qu’Eurovia, SETP, Ingérop. Nous avons recherché les créations de ces entreprises dans le thème de la protection acoustique. Le but ici était de nous faire une idée de ce qui existe, de ce que les entreprises offrent comme services.

Nous avons recherché des bureaux d’études et laboratoires pour voir les recherches qui ont été effectuées et les solutions qui sont proposées. Cela nous a donc permis de considérer des établissements comme EMA, Alhyange, Gipsa-Lab, LABE: Laboratoire Européen d’Acoustique du Bâtiment adapté à l’Industrie, LMA (Laboratoire de Mécanique et d’acoustique), Société Française d’Acoustique

Nous nous sommes aussi documentés sur le site internet du CIDB (Centre d’Information et de Documentation sur le Bruit) pour obtenir des informations importantes sur le bruit en général afin de mieux le comprendre et donc savoir comment le prévenir. Par exemple, on peut y trouver des informations sur le bruit provenant du trafic routier : « En France, 7 millions de personnes, soit 12 % de la population, sont exposées à des niveaux de bruit extérieur excédant le seuil de 65 dB(A) de jour et subissent ainsi une forte gêne. Environ trois-quarts de ces personnes sont des riverains d’infrastructures de transports terrestres, routières notamment. On le voit, la réduction du bruit émis par les infrastructures routières constitue un défi de taille pour les pouvoirs publics et les gestionnaires des voies. Que la voie soit nouvelle ou existante, un certain nombre de dispositions réglementaires permettent de limiter l’impact sonore de la circulation. » (Texte extrait du CIDB)

2. Prise en compte des aspects scientifiques Pour réaliser un écran acoustique, il faut comprendre les phénomènes qui provoquent le « bruit », mais aussi les phénomènes qui influent sur ce bruit. Nous avons donc étudié les principaux phénomènes acoustiques intervenant:

- Divergence - Absorption - Diffraction - Effet de sol

Ces phénomènes sont expliqués plus en détails dans le rapport technique.


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3. Recherche sur les systèmes existants

On parle ici de « système » car la protection (mur) acoustique sera composée de deux parties : le matériau choisi et la structure donnée au mur. Les deux parties doivent être adaptées l’une à l’autre pour créer un système de protection efficace. Nous avons donc fait des recherches simultanées sur les matériaux et les formes de murs existants. Pour ce qui est des différentes structures des murs existants, nous nous sommes renseignés dans la documentation du SETRA (Service d'Études Techniques des Routes et Autoroutes). Nous y avons vu les deux principaux types de protection acoustique existant qui sont les merlons et les écrans, plus communément appelés murs.

Le merlon est un ouvrage qui s’édifie à partir de terres extraites du terrain naturel et

présente au moins deux faces. Le merlon «butte de terre» reste toutefois essentiellement utilisé en périphérie urbaine et en rase campagne du fait de la plus grande disponibilité surfacique et du prix inférieur des terrains. L’installation d’un merlon nécessite également une grande surface sur laquelle entreposer la terre. C’est d’ailleurs pour cette raison que lors de notre étude nous avons dû exclure cette option en raison des caractéristiques du terrain.

Image 2: Photographie d’un merlon acoustique tirée de la documentation du Setra Les écrans acoustiques sont plus souvent utilisés en zone urbaine : plus grande

efficacité à protéger à proximité des bâtiments, plus facile à mettre en place sur un moindre espace. Ainsi, nous nous sommes concentrés sur ce type de protection pour trouver notre solution.


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Grâce à la documentation du Setra, nous avons aussi pu nous rendre compte des limites de ces protections. En effet, elles présentent des inconvénients :

- problème d’intégration paysagère - vieillissement et manque d’entretien - coupure de l’ensoleillement pour les riverains

Ø Le mur antibruit de Maxéville, aspect gabion (2011) Pour mieux voir l’existant et enrichir notre état de l’art, nous avons étudié des

ouvrages existants et bordant déjà les autoroutes. Nous avons pris de la documentation sur l’ouvrage du parc linéaire à Maxéville, où un mur acoustique y a été installé en 2011. Il s’agit d’un mur revêtu de pierres donnant l’aspect d’un mur gabion: des cages métalliques contenant des roches de différentes tailles. Nous avons été, accompagné de nos tuteurs, voir directement sur place ce mur.

Images 3 et 4: Photographies prises sur le site de Maxéville Ici nous voyons donc le système avec le matériau (parement de roches) et la forme (empilement de cages métalliques). En résumé, la solution présentée à Maxéville en 2011 résulte de la combinaison d’un écran béton qui est entouré par des pierres, de style gabion. Dans le cas de notre projet, la présence de ce mur sur la même commune enlèvera l’aspect innovant de la solution.


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Ø Le mur antibruit de Villeneuve d’Ascq et son béton de bois (2013) Nous avons utilisé une autre source d’information, il s’agit d’un dossier de

consultation des entreprises (DCE) contenant un appel d’offre et un dossier architectural pour un autre ouvrage de mur acoustique situé dans le département du Nord. Il concerne la Route Départementale 6 au niveau de l’échangeur de Babylone sur le territoire de la commune de Villeneuve d’Ascq. Pour ce mur, la solution qui a été retenue est le béton de bois comme matériau. Extrait du dossier architectural : «Béton de bois / Intentions Architecturales La solution arbore une façade béton de bois sur la façade routière. Ce principe a l’avantage de minimiser l’entretien […]. Le béton de bois sera d’une teinte naturelle rappelant celle du bois. […] Enfin, côté riverain, les panneaux acoustiques auront une finition en bois sous forme de clins horizontaux. Le bois sera laissé dans sa teinte naturelle. Un grillage métallique viendra devant la façade bois et recevra la végétation. » En ce qui concerne la structure du mur et les fondations, vous trouverez une explication plus détaillée dans le rapport technique.

Nous nous sommes intéressés au matériau, le béton de bois, afin de savoir si ce matériau pourrait convenir comme solution du mur de Maxéville. Il s'agit d'un matériau naturel, mélange de ciment et de sciure de bois. Aussi solide mais moins lourd que le béton normal, le béton de bois est un mélange poreux, qui permet les échanges gazeux. On peut trouver plus d’informations sur le site internet de THERMIBLOC (www.thermibloc.fr), où Xelis la société du groupe familiale Renou présente son produit, le thermibloc : « Pour la construction d'habitats, on fabrique des blocs de béton de bois. Ces blocs, les THERMIBLOC ou T-BLOC sont obtenus après simple séchage de la matière. […] Il ne demande donc pas de grosses ressources énergétiques pour sa production, et par sa nature, il absorbe plus de CO2, qu'il n'en est émis lors de sa fabrication ! […] De plus, la capacité du bois à amortir, voire confiner les ondes sonores, n'est plus à prouver. Elle confère ainsi au « béton de bois » une très bonne qualité en termes d'isolation phonique.» (Texte extrait de www.thermibloc.fr).


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Image 5 : Photographie d’un Thermibloc extrait du site internet www.thermibloc.fr

L’écran acoustique de Villeuneuve d’Ascq nous a permis de prendre connaissance

d’un autre type de structure mais aussi de l’utilisation d’un matériau différent, qui est le béton de bois. Malgré la multitude d’informations vendant les mérites de ce béton composite, nous n’avons pas trouvé d’avis technique concernant ce matériau.

Ø L’entreprise Canevaflor et son mur végétalisé innovant1 Société de Tarare basée à Lyon et pionner français des technologies vertes, Canevaflor

a habillé des milliers de kilomètres carrés aux quatre coins de la planète, des mûrs végétaux avec des capacités brevetées d’isolations thermiques et phoniques et même de dépollution qui lui ont valu une réputation internationale. Un de leurs partenaires japonais ayant créé une filiale qui s’appelle ecologreen, se base sur les technologies de Canevaflor. Un gros impayé en pleine période de crise économique les a conduits dans l’impasse. Les chantiers ont été arrêtés, l’entreprise fermée, et les 15 membres du personnel se sont retrouvés sans emploi. Canevaflor présente son projet :

« A partit de 60db ce n’est plus vivable, donc si on arrive là à 50-55db, on est dans un milieu urbain calme alors qu’on était au bord d’une autoroute dans un milieu invivable. Donc sur les résultats acoustiques, c’est assez bluffant. » affirme Pascal Peleszezak, PDG de Canevaflor.

Image 6 : Exemple de mur végétalisé réalisé par Canevaflor

1 Dépôt de brevet EP2692225 - 2014-02-05 Classification CIB : A01G 9/02 « Structure de mur végétalisé et mur végétalisé comportant cette structure »


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- Une construction monumentale

Le point le plus haut du mûr est situé à 8 mètres du sol avec 3,50 mètres de béton en dessous. Cette structure a été calculée par rapport au vent, c’est une section très importante. 706 m c’est le plus grand mûr autoportant de la planète en écran acoustique.

-Une irrigation automatisée

Un système d’irrigation est mis en place dans les mûrs, ensuite la gestion de l’irrigation est faite par un automate. Dans chaque projet, un automate est installé dans un local. Cet automate est relié à une ligne internet et connecté avec le mûr par des sondes de température, d’hydrométrie, d’humidité, qui nous relève des informations et réagit en fonction des besoins. Un suivi visuel existe depuis les locaux.

-Une isolation acoustique

Le mûr représente plus de 500 mètres carrés de protection acoustique végétalisé, il y a 40 cm d’épaisseur pour ce mur qui est un mûr végétalisé d’un coté et de l’autre. Au milieu de ces 40 cm, se trouve un écran supplémentaire qui est un écran de polymère recyclé à partir de pneus d’automobiles. La conception a été faite à l’université de Bradford, en Angleterre. Au Royaume-Uni, cette entreprise est partenaire de projets de recherches Européens dont un qui s’appelle Hosanna. Hosanna est un projet qui a pour objectif de développer des solutions durables, naturelles, de recyclage pour traiter au mieux les problématiques de bruit en milieu urbain. Une évaluation est donc faite en situation réelle pour mesurer l’efficacité d’une solution mise en œuvre dans le cadre de ce projet.

- Une végétation autosuffisante

Les plantes sont choisies en fonction de leur exposition : les plantes d’ombres sont exposées au Nord, et les plantes de soleil exposées au Sud. Pour limiter les pertes, le choix de plantes plus résistantes est plus judicieux.

A ces qualités biofiltrantes, acoustiques, et thermiques, on peut ajouter au mur

végétalisé la qualité de donner un environnement beaucoup plus agréable en milieu urbain, aux citadins, en leur donnant la végétalisation des façades, la végétalisation des bords de routes qui peuvent être bruyant, ou de certains immeubles qui peuvent être disgracieux. C’est un des aspects très important qu’ils développent, à savoir rendre la vie plus agréable en ville. Ce n’est pas « tagable », ça rafraichit les villes, ça atténue le bruit, ça dépollue et ça permet à la biodiversité de se développer.


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Les murs végétalisés de Canevaflor s’inscrivent dans une optique environnementale qui correspond totalement avec notre projet. Cependant, chaque mur est différent en fonction de leur situation géographique, ainsi que de l’ensoleillement. Malheureusement la société a rencontré plusieurs difficultés économiques qui l’ont amené à déposer le bilan.

Ø Exemple du mur végétalisé de la gare Magenta de Lyon Il a été prouvé à travers plusieurs projets qu’un mur

végétal avait diverses fonctions en dehors de celle d’atténuer le son. Prenons l’exemple d’un projet initié fin 2008 qui porte sur la création d’un mur végétal dépolluant en espace clos : Le premier mur végétal dépolluant en espace clos a été mis en place par Transilien SNCF à la gare Magenta sur la ligne E du RER. Image 7 : Mur végétal dépolluant à la gare de Magenta

Installé dans le pôle Alsace de la gare de Magenta, sur le passage de 70 000 voyageurs quotidiens, il pèse prés de 18 tonnes et associe plus de 3000 plantes dépolluantes (de 31 espèces végétales différentes), dont les effets purificateurs sont notamment reconnus par le CSTB2 2 Le CSTB, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, a pour mission de rassembler, développer et partager avec les acteurs de la construction les connaissances scientifiques et techniques déterminantes pour faire progresser la qualité et la sécurité des bâtiments et de leur environnement.Son rôle d'accompagnement des professionnels constitue une priorité et ses activités sont organisées pour être accessibles à l'ensemble des acteurs et partenaires du monde de la construction. L'évaluation des innovations par le CSTB apporte aux acteurs de la construction des informations fiables sur les niveaux de performances et de durabilité des composants (procédés, matériaux, éléments ou équipements...) dans un domaine d'emploi et des conditions de mise en oeuvre bien définis. Le CSTB accompagne les acteurs de la construction en favorisant l'émergence d'innovations et leur accès au marché, tout en les sécurisant. À l'échelle européenne, le CSTB est organisme d'évaluation technique.


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Grâce à un système perfectionné et robuste de pompes aspirantes, l'air ambiant de la gare est capté et envoyé dans le terreau, qui piège les poussières et les particules gazeuses diverses. Les particules polluantes se fixent dans le substrat qui joue le rôle de filtre. La dépollution est effectuée par bio-filtration grâce à l'action des micro-organismes présents dans le substrat et par l'action assainissant des plantes et de leurs racines, choisies pour leur capacité d’absorption. La gare RER de Magenta a été choisie en raison de la présence de grands volumes et de murs peu encombrés. Pour la réalisation de ce projet innovant, SNCF a fait appel au savoir-faire de la société lyonnaise Canevaflor, experte en murs végétalisés.

Ø Projet européen Hosanna Le projet HOSANNA s’inscrit dans la thématique sur les transports terrestres durables

ouverte en 2008 dans le 7ème PRCD (Programme-Cadre de Recherche et Développement) de l’union européenne. Il a pour but de trouver des solutions globales pour réduire les niveaux de bruit par des solutions naturelles et artificielles combinées et durables. « Acoucité », pôle de compétence sur l’environnement sonore urbain et observatoire du bruit du grand Lyon est partenaire de ce projet Européen. La mission écologie du Grand Lyon a apporté son appui en favorisant l’expérimentation sur le territoire de l’agglomération : un test de micro écran acoustique végétalisé a eu lieu au printemps 2011 à Lyon, dans le 5ème arrondissement, sur le quai Fulchiron, face à l’Eglise Saint Georges.

Le projet est structuré en 8 modules de travail, et c’est le module 6 « designs

acoustique holistique et évaluation de la perception par auralisation » qui était concerné. Ce projet permet :

-‐ la création d’un outil d’évaluation globale de solutions acoustiques combinées à de la végétation,

-‐ la réalisation d’un guide d’aide à la végétalisation des espaces d’un point de vue acoustique.

Le budget total est de 3,9 millions d’euros (sur 3 ans), dont 50% à 80% subventionné par le PCRD. Douze partenaires européens ont participé à ce projet : universités et centres de recherche, collectivités territoriales, syndicats de transports et entreprises dans le secteur du développement durable. Les principaux acteurs ont été :


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- CSTB : conception de l’écran - Canevaflor : réalisation et installation de l’écran - Université de Stockholm: conception du questionnaire - Acoucité : participation à la réalisation du questionnaire, recherche du site, enquête

de terrain, mesures et prises de son.

Nous avons donc pris contact avec M. Bruno Vincent, Docteur en psycho acoustique appliquée en environnement et Directeur « Acoucité », observatoire environnement sonore sous convention Grand Lyon.

Ø Projet RUCONBAR On peut également observer et apprendre des projets développés ailleurs qu’en France.

Par exemple, lors de notre étude nous nous sommes intéressés de près à un projet développé en Croatie.

Le projet RUCONBAR, un projet croate, partiellement financé par l’Initiative Eco-Innovation du Programme-cadre de l’Union européenne pour la Compétitivité et l’Innovation, veut prouver que, en les recyclant, les pneus de voitures peuvent devenir des produits

utiles à l’environnement : des murs antibruit installés le long des routes et des voies ferrées.

Le projet RUCONBAR (mur antibruit en béton caoutchouté) est coordonné par une équipe de recherche de la Faculté d’ingénierie civile de l’Université de Zagreb. La faculté a développé ce mur antibruit en partant de projets plus anciens, et a testé, prouvé et breveté le concept. Les murs sont faits en « béton caoutchouté » : la couche qui absorbe le bruit est composée d’agrégats de pierre et de 40 % de granulés de caoutchouc, provenant de pneus de voitures.

Image 8 : Photographie du porteur du projet RUCOMBAR


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Les murs RUCONBAR sont aussi efficaces que les murs en béton ordinaire pour réduire le niveau sonore et le sont bien plus que les panneaux en bois ou en plastique. L’avantage principal des murs RUCONBAR est qu’ils sont plus durables que les murs en béton classique. L’analyse de leur impact environnemental a montré que les émissions de carbone sur l’ensemble du cycle de vie du produit (y compris l’énergie utilisée pour les fabriquer) sont 31 % inférieures à celle des murs utilisés habituellement en Croatie. Ils permettent d’économiser des matières premières et évitent que l’on jette les pneus usés dans les décharges. Les murs antibruit RUCONBAR utilisent 46,4 tonnes de caoutchouc par kilomètre, grâce au recyclage de 7 800 pneus de voiture usés. Les partenaires du projet déclarent que cela pourrait devenir un usage important pour les pneus usagés, car environ 30 % des pneus usés sont jetés dans les décharges en Europe de l’Est et dans les Balkans de l’Ouest. En Europe de l’Ouest, la proportion est bien plus faible, autour de 5 %. Le projet RUCONBAR a démarré en septembre 2011, avec un budget total de 1,1 million d’euros (l’Initiative Eco-Innovation en finance 50 %). L’objectif est de faire de ces murs antibruit un produit facilement transférable et reproductible, qui peuvent être vendus en Croatie et ailleurs. RUCONBAR envisage de promouvoir les murs antibruit en Bosnie Herzégovine, en Bulgarie, en Croatie, au Monténégro et en Serbie, où on estime la demande à plus de 745 000 kilomètres de murs antibruit.

Image 9 : Photographie d’un mur acoustique réalisé dans le cadre du projet RUCOMBAR


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Ce projet semble très prometteur par son aspect écologique, le recyclage des matériaux est de nos jours très exploité. Or ce recyclage a des limites, en effet les pneus sont composés de caoutchouc mais aussi de différents métaux lourds. Il s’est avéré que les métaux lourds ont un facteur de pollution énorme et représentent un danger pour la quasi-totalité des écosystèmes.

III. Recherche d’innovations

Après avoir établi l’état de l’art pour visualiser les solutions existantes, nous nous sommes penchés sur une recherche d’innovations. Nous avons donc recherché des matériaux innovants qui pourraient correspondre au domaine de la protection acoustique extérieure. Ces matériaux devraient comprendre plusieurs critères important pour correspondre à notre besoin. En effet, ces matériaux innovants, c'est-à-dire non encore utilisés à l’heure actuelle dans la construction des murs anti-bruit, doivent :

- posséder de bonnes propriétés acoustiques (absorption du bruit par exemple) - respecter les conditions environnementales (ne pas polluer le milieu et nuire à la

faune/flore) - être durables (ces matériaux seront placés en milieu extérieures, face à la pluie, au

soleil) - avoir une bonne capacité d’absorption de la pollution (ces matériaux seront placés en

vis-à-vis d’un trafic routier intense en permanence) D’autres critères rentreront bien sûr en compte dans la suite de nos recherches, mais l’on peut déjà considérer ceux-là comme premiers critères de recherche.

Ø Mousse synthétique Dans nos recherches, nous nous sommes particulièrement intéressés aux mousses

naturelles, qui semblent posséder de très bonnes propriétés acoustiques, notamment en termes d’absorption. Nous nous sommes donc focalisés dans des recherches de mousses qui pourraient correspondre à notre besoin de matériaux pour mur acoustique. Ces recherches nous ont mené vers un type de mousse particulier, les mousses de tanins. Nous avons eu connaissance de recherches sur ces mousses effectuées par M. Antonio Pizzi, enseignant/chercheur en chimie industrielle à l’université de Lorraine au sein du Lermab (Laboratoire d’Etudes et de la Recherche sur le Matériau Bois).


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Nous avons donc pris contact avec M. Pizzi dans le cadre de notre projet, afin de lui exposer notre problématique, et de lui expliquer nos recherches et nos besoins. Nous avons pu faire quelques échanges par courriels, où M. Pizzi a pu répondre à certaines de nos questions concernant ces mousses. Il nous a également transmis deux publications que nous retrouverons dans la bibliographie.

On peut observer dans la deuxième publication plusieurs types de mousses de tanins, où chacune possède différents comportements acoustiques en fonction de la fréquence donnée du son. Pour nos besoins, nous nous sommes intéressés de plus près à la mousse de type Quebracho. En effet, c’est cette mousse qui semble le mieux réagir en terme d’absorption face à des fréquences de son que l’on retrouve sur les autoroutes et qui occasionnent des nuisances sonores.

Cette mousse semble être encore à un stade expérimentale, et peu d’applications ont déjà vu le jour pour le moment, il faudrait donc pousser les recherches dans le but d’obtenir une application directe pour une protection acoustique. D’après M. Pizzi, cette mousse serait industrialisable, et aurait été testée et approuvée pour correspondre au critère de durabilité.

On peut voir dans la deuxième publication, les avantages des mousses/composites de tanin en « sandwich ». En effet, en créant des couches de différentes mousses et en les superposant, on obtient les différentes propriétés de chacune des mousses combinées. Ces couches de mousses assemblées présentent même une bonne résistance tout en gardant leur souplesse

Ø Les futurs murs en cristaux soniques Un nouveau matériau attire l’attention des chercheurs et commence à se répandre peu

à peu dans différentes expérimentations. Les cristaux soniques sont des métas matériaux ayant des capacités acoustiques importantes ainsi que des propriétés de surface fine. Les métas matériaux sont des matériaux créés par l’homme ayant des propriétés introuvables dans la nature.

En acoustique, on parle de cristaux phononiques ou cristaux soniques car ils sont souvent constitués de réseaux périodiques de diffuseurs. Lorsque le son arrive sur ce cristal, il est réémis dans toutes les directions par chacun des diffuseurs. Il existe une gamme de fréquence pour laquelle le son va s’éteindre lorsque les ondes réémises se rencontrent. Pour obtenir un tel effet, il faut un savoir-faire très précis. Plus généralement, on dit que les cristaux soniques ont la particularité de pouvoir influencer le trajet d’une onde sonore (la stopper, l’absorber ou la dévier) alors que les inclusions sont de très petite dimension par rapport à la longueur d’onde; chose impossible avec des matériaux classiques. C’est pour cela


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que les différentes recherches scientifiques sont d’une importance capitale pour agrandir les connaissances sur ce principe très prometteur.

Comme dit précédemment il est possible de classer les cristaux soniques en plusieurs catégories, selon leur gamme de fréquence utile :

o les cristaux soniques (1 Hz - 20 kHz), relatif au son audible, qui sont donc la catégorie qui nous intéresse ici.

o les cristaux ultrasoniques (20kHz - 1 GHz), gamme de fréquence utilisée traditionnellement pour l’imagerie et le contrôle non-destructif.

o les cristaux hypersoniques (> 1 GHz), gamme de fréquence utilisée pour l’acousto-optique, le traitement du signal ou encore la thermoélectricité.

Image 10 : Cristal phononique usiné dans le silicium

Le secret de l’efficacité des cristaux soniques repose donc dans la mise en forme périodique d’éléments de même taille et de circonférence similaire.

Image 11 : Œuvre artistique d’Eusebio Sempere

L’exemple d’une œuvre artistique d’Eusebio Sempere représente à elle-même le principe ainsi que l’efficacité du principe des cristaux soniques. La forme de cette sculpture est similaire à la configuration des cristaux


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soniques hormis que les distances entre chaque corps de cylindre soit plus importante.

Les mesures ont montré l'atténuation de certaines fréquences, ce qu'aucun phénomène d'absorption ne peut expliquer, les tubes d'acier étant excessivement raides et se comportant comme des diffuseurs très efficaces pour les ondes sonores. L'explication est ailleurs et réside dans les interférences entre les multiples ondes diffusées par les tubes d'acier. Du fait de la disposition périodique de ces tubes, ces interférences peuvent être constructives ou destructives suivant la fréquence des ondes. Dans le cas où les interférences sont destructives, on parle de bande interdite car les ondes acoustiques sont rapidement atténuées à la traversée du cristal sonique, et ce d'autant plus que celui-ci est épais.

En conclusion, les systèmes présentés comme les cristaux soniques sont très innovateurs et permettraient d’atteindre des niveaux d’atténuation bien au-dessus des écrans actuels. La recherche scientifique devenant de plus en plus précise, grâce aux outils technologiques, permettra d’aboutir à une utilisation quasi industrielle des cristaux soniques. C’est pour cela que cette technologie s’inscrit dans le domaine de l’innovation pour l’utilisation d’un écran acoustique pour la mairie de Maxéville. Or il est évident que cette solution serait à retenir mais non sans attendre encore quelques temps, pour permettre à cette technologie d’être utilisé avec efficience.

Ces deux idées innovatrices sont de beaux exemples de matériaux adaptables aux écrans acoustiques. Selon les quelques données que nous avons obtenu, leurs propriétés acoustiques semblent prometteuses or tout comme le béton de bois ces matériaux sont trop « jeunes ». Aucun avis technique n’est disponible, il est donc nécessaire d’être patient afin de savoir s’il est possible de les exploiter sur des écrans acoustiques.

IV. Aspects financiers

Cette partie est l’une des plus importantes, c’est généralement l’aspect financier qui déterminera la solution à choisir en fonction des ressources financières disponibles.

Lors de nos recherches pour établir l’état de l’art nous nous sommes intéressés à un écran acoustique situé à proximité de Villeneuve d’ Ascq. Ce mur ayant attiré notre attention pour sa composition (béton de bois) mais aussi pour son mode d’implantation. En effet les fondations de ce mur ont été réalisées à l’aide de pieux du fait du contexte géotechnique. L’implantation de ce mur ressemble sensiblement à celle de la commune de Maxéville, avec


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peu d’espace entre les voies de circulations et les premières habitations. La méthode de pose de ce mur est aussi une variante envisagée pour notre projet, l’utilisation de longrines qui viendront supporter des panneaux acoustiques ayant des compositions différentes (végétalisés, mousses,…)

Nous avons donc décidé de contacter les personnes encadrant ce projet d’écran acoustique pour obtenir des informations techniques mais aussi financières sur les différents éléments composant cet écran. Etant rentré en contact avec l’ingénieur responsable du projet, il nous a été possible de récupérer plusieurs supports indiquant le détail complet du coût de fabrication et d’installation de ce mur.

A noter que la décomposition des prix effectifs sur ce projet ne peut s’appliquer seulement sur ce projet et en aucun cas il est possible d’établir un parallèle avec l’écran envisagé sur la commune de Maxéville. En revanche, il est possible de comparer chaque élément en exprimant le montant en pourcentage par rapport au prix total du projet. Cela aura pour but d’identifier les plus grosses dépenses à envisager.

Le projet de Villeneuve d’Ascq repose sur l’installation d’un écran acoustique à panneaux de bois, ces derniers sont maintenus par des mâts et reposent sur des longrines. Le coût total de cet ouvrage s’élève à 670 642,65 euros TTC. Il est donc possible d’exprimer les montants des éléments qui seront très probablement utilisés pour la réalisation du projet de Maxéville.

Ci-dessous une liste non-exhaustive des éléments généraux avec leurs coûts :

• Pour commencer, les panneaux acoustiques sont réalisés en béton de bois (voir état de l’art pour information technique), qui est potentiellement l’une des solutions qui serait envisagée.

Le prix moyen est d’environ 130euros / m² TTC

• Ensuite intéressons-nous au montant nécessaire à la construction de la structure porteuse. Celle-ci comprend plusieurs éléments, tels que les pieux qui permettent la stabilité, les longrines qui supportent les panneaux ou les différentes armatures. Elle peut aussi comprendre d’autres dépenses très banales comme l’utilisation de peinture pour protéger les éléments béton.

Le prix moyen de cette partie représente 30,5% du coût total du projet


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• Enfin une partie non négligeable de chaque projet du Travaux Publics se trouve dans les pré-études ainsi que les aménagements d’avant construction.

Cela regroupe environ 21,5% du coût total du projet

Il est évident que ces chiffres sont intéressants pour ce qui concerne la partie structure. Concernant les autres matériaux utilisés en tant qu’éléments acoustiques, cela est plus compliqué de donner des prix précis. Les autres surfaces de types bétons sont compliquées à quantifier car des dizaines de process existent. Il est donc compliquer d’établir un prix moyen en fonction du type de béton utilisé, de l’accessibilité du chantier, de la mitoyenneté,…

V. Difficultés rencontrées

La principale difficulté rencontrée fût de proposer des solutions innovantes sans prendre en compte des informations techniques (localisation exacte,…) propres au projet de Maxéville. En effet, à plusieurs reprises la mairie a tenté de rentrer en contact avec la DirEst pour obtenir plus d’informations sur les études réalisées et identifier l’endroit exact de l’implantation du mur. Sans ces informations, nos propositions et les différentes solutions que nous proposons ne peuvent être qu’abstraites.

La DirEst (Direction Interdépartementales des Routes de l’Est) a plusieurs missions :

-‐ Exploiter le réseau routier national non concédé par grands itinéraires afin de permettre aux usagers de se déplacer avec les meilleures conditions de sécurité possibles.

-‐ Entretenir et gérer le réseau dont la DirEst a la charge pour assurer un haut niveau de service à l’usager.

-‐ Assurer la maîtrise d’ouvrage d’opérations d’aménagement du réseau routier national.

-‐ Concevoir et réaliser des travaux dans le cadre de programmes d’investissement dont la maîtrise d’ouvrage est assurée par les DREAL (Directions Régionales de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement).

Par réception d’un courriel le 19 Mai, Monsieur Rynkiewicz nous a fait part de ses échanges avec la DirEst qui lui ont finalement fait aboutir à la DREAL à Metz. La DREAL est maître d’ouvrage des projets de protection phonique sur A31, A330, et travaille actuellement sur le projet de Maxéville. En prenant contact avec Monsieur Frédéric Marchal,


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adjoint au responsable de la maîtrise d’ouvrage, nous avons appris que le projet est à priori au niveau des études de bruit, modélisation des niveaux de bruit qui déterminera les zones d’intervention.

VI. Conclusion Générale

A la suite des différentes recherches que nous avons mené et en dépit du manque d’informations, nous avons pu établir un panel de choix à la composition de l’écran acoustique sur la commune de la mairie de Maxéville.

N’ayant pas eu les informations concernant l’implantation exacte de l’écran, nous avons décidé de nous concentrer sur les lieux les plus appropriés. Il a donc été évident de sélectionner les maisons se situant entre l’A31 et la rue de la Justice, avec une distance d’environ 1,1 kilomètre. Le lieu d’implantation étant complexe et disposant de très peu d’espace, la solution du merlon fut très vite abandonnée.

Dés le début de notre projet, en raison de la situation topographique des lieux, la solution du merlon en terre a été écarté. En ayant mené plusieurs recherches sur les différentes structures de murs anti bruit il fut important de choisir la structure de mur la plus pratique en fonction de la topologie du terrain. Pour cela, nous nous sommes basé sur le mur de soutènement réalisé à Maxéville en 2011 ainsi que sur la structure (pieux et longrines) de Villeneuve, qui comporte des caractéristiques différentes. En conclusion à cette question, nous avons déterminé que la structure porteuse serait formée de pieux comme fondation en réponse à l’espace d’implantation restreint. Le système de longrine et d’écran acoustique décomposé en panneaux semble donc la solution la mieux adaptée à ce genre de système de fondation.

Enfin venu la question du type de matériaux, après les multiples recherches et

l’établissement de l’état de l’art, un nombre restreint de « solutions nouvelles » s’offraient à nous. Bien évidemment le but de ce projet était d’éviter à tout le prix l’utilisation d’un simple écran en béton. A la fin de ce projet, des solutions comme le mur aspect gabion fut retenu comme une éventuelle solution offrant la possibilité de le végétaliser sur une durée plus ou moins importante à l’aide de plantes grimpantes. Le béton de bois était quant à lui une solution plus écologique comparée au béton classique mais le manque de données techniques sur son vieillissement reste un point essentiel à creuser.


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Finalement la solution qui nous a le plus marqué par son aspect écologique, propre et esthétique fut le mur entièrement végétalisé. De très intéressants projets de ce genre de murs commencent à fleurir peu à peu en Europe. En plus de son efficacité, le principe actif des plantes permettrait de jouer un rôle écologique sur la pollution mais aussi une valorisation visuelle pour les riverains.


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Références bibliographiques

[1] C. Lacostea, M.-C. Bassob, A. Pizzia,e,∗, A. Celzardd, E. Ella Ebangc, N. Gallonc, B. Charrierc, “Pine (P. pinaster) and quebracho (S. lorentzii) tannin-based foams asgreen acoustic absorbers” (2013) [2] X. Zhoua, A. Pizzia,∗, A. Saugeta, A. Nicollina, X. Lia, A. Celzardb, K. Rodec, H. Paschd, “Lightweight tannin foam/composites sandwich panels and the coldset tannin adhesive to assemble them” (2015) [3] F. Koussa, “Evaluation performances anti bruit routier”, Thèse (2012) [4] SETRA - DT3850, “Merlons, écrans et paysages routiers” (2003)

[5] PPBE, “Elaboration de la cartographie sonore des communes du Grand Nancy”, Ingerop (2009)

[6] Studio M-Marseille, “Cours d’acoustique, role des frequencies” (2006)

[7] SNCF, “Respirez à la gare de Magenta”, Communiqué de presse (2010)

[8] Colloque ALE, “Végétalisation de murs et biofiltration”, Lyon (2008)

[9] CSTB, “Document technique d’application Thermibloc” (2012)

[10] « http://www.environnement.brussels/uploadedfiles/Contenu_du_site/Professionnels/Themes/Bruit/Vademecum_du_bruit_routier_urbain/Vademecum_f1_tech_fr.pdf?langtype=2060 »

[11] « https://www.rucombar.fr »

[12] « http://www.mairie-maxeville.fr »

Documents

Rapport de communication projet ER4A14-38